161338. lajstromszámú szabadalom • Berendezés aszimmetrikusan terhelt háromfázisú inverterek szimmetrikus háromfázisú kimenőfeszültségének biztosítására
1611 3 A találmányt részletesebben kiviteli példák segítségével ismertetjük. Az 1. ábrán egy ismert háromfázisú hídkapcsolású invertert alkalmazó átalakító berende- g zés blokkvázlata látható. A 2a. ábrán a pozitív sorrendű, a 2b. ábrán a negatív sorrendű rendszer helyettesítő kapcsolását mutatjuk be. A 3. ábra egy háromfázisú hídkapcsolású in- „^ vertért mutat be. A 4. ábrán a 3. ábra szerinti inverter a, b, c kimenő kapcsai és az egyenfeszültségforrás 0 pontja közötti fázisfeszültségek láthatók. Az 5. ábrán a találmány szerinti berendezés ,,. egy kiviteli alakját mutatjuk be. A 6. ábrán a találmány szerinti berendezés egy másik kiviteli alakja látható. Az 1. ábrán látható egy háromfázisú hídkapcsolású invertert alkalmazó átalakító berendezés blokkvázlata az ismert vezérlőegységgel és feszültségszabályozó körrel. A 3 inverter 4, 5, 6 kimenőkapcsaira csatlakozik a 7 szűrőegység, amely az inverter négyszög hullám-formájú kimenőfeszültségét szinuszossá alakítja. A 11 feszültségérzékelő egység a 8, 9, 10 kimenőkapcsok közötti vonali feszültségek közép- vagy csúcsértékével arányos jelet szolgáltat 12 kimenetén. A kimenőfeszültséggel arányos jel és a 13 alap jelképző egység által szolgáltatott 14 alapjelének a 15 különbségképző által képzett 16 különbsége vezérli a 17 vezérlőegységet. A vezérlőegység a háromfázisú hídkapcsolás egyes hídágaihoz tartozó tirisztorokat szimmetrikusan egymáshoz képest 120 villamos fokra eltolt jelekkel úgy vezérli, hogy a 3 inverter kimenőfeszültségének nagysága szűrés után a 14 alapjel által meghatározott nagyságú legyen. A szabályozási kör a zavarójelek (pl. az 1, 2 pontokra csatlakozó bemenő egyenfeszültség vagy a terhelés változása) ellenére a három vonali feszültség közép- vagy csúcsértékét — a szabályozókor jóságától függően állandó értéken tartja. Mivel a szabályozás a három vonali feszültség átlagértékére történik, aszimmetrikus terhelés esetén az erősebben terhelt vonal feszültsége az '"' átlag alá csökken, míg a kevésbé terhelt vonalé az átlag fölé emelkedik. így annak ellenére, hogy a három feszültség átlagértéke a névleges lesz, az egyes vonali feszültségek értéke a névlegestől jelentős mértékben eltérhet. Ennek magyarázatát az átalakító részletesebb elemzésével adhatjuk meg. Az átalakító inverter bői és szűrőkörből álló részének helyettesítő kapcsolási vázlatát a 2a. és 2b. ábrán láthatjuk. Aszimmetrikus terhelés esetén a terhelő áram a szimmet- ao rikus összetevők elmélete szerint felbontható két szimmetrikus — pozitív és negatív sorrendű — rendszerre. A pozitív sorrendű rendszerre érvényes helyettesítő kapcsolást a 2a., a negatív sorrendű rendszerre vonatkozót pedig a "° 2fe, áfera mutatja. Az ábrákon u( az inverter üresjárási feszültségének alapharmonikusa, (pozitív sorrendű feszültség) Z.n az inverter pozitív sorrendű áramokra vonatkozó, Zí2 az inverter negatív sorrendű áramokra vonatkozó impe- 65 4 danciája. ü;i az inverter alapharmonikus kapocsfeszültségének pozitív sorrendű, üi2 a negatív sorrendű összetevője. Zsz a szűrőkör alapharmonikus áramokra érvényes impedanciája (azonos mind a pozitív, mind a negatív sorrendű áramokra), ~ükl és ~Tsk2 a kapocsfeszültség pozitív és negatív sorrendű összetevője. A két helyettesítő kapcsolásból látható, hogy a negatív sorrendű áramösszetevő hatására a kimenőfeszültségben "ö^ nagyságú negatív sorrendű összetevő jelenik meg, amelynek hatására az eredő feszültségrendszer aszimmetrikussá válik. Az aszimmetriát okozó negatív sorrendű feszültséget úgy lehetne a kimenőfeszültségben megszüntetni, hogy TJt2 nagyságú, de vele ellentétes irányú feszültségforrást iktatnánk a 2b. ábrán látható helyettesítő kapcsolás X, Y pontjai közé. Ez elvileg lehetne bármilyen külön feszültségforrás, amely a kívánt nagyságú és irányú feszültséget szolgáltatni tudja. A találmány szerinti megoldásnál külön feszültségforrás beiktatása nélkül hozzuk létre a szükséges negatív sorrendű feszültséget. Ezt a következő módon végezzük: A 3. ábrán látható egy háromfázisú hídkapcsolású inverter elvi vázlata. A tirisztorok lezárására szolgáló kényszerkommutációs áramkör tetszőleges lehet, itt feltesszük, hogy bármelyik tirisztor tetszőleges időpontban gyújtható és lezárható. A TI—T6 tirisztor gyújtását és lezárását oly módon végezzük, hogy az inverter a, b, c kimenőkapcsai és az egyenfeszültségforrás 0 pontja között a 4. ábra szerinti fázisfeszültségeket kapjuk eredményül. Az inverter maximális kimenőfeszültséget akkor szolgáltat, ha a fázisfeszültségek a 4. ábrán vastag vonallal jelölt időfüggvények szerint változnak. Az egyes tirisztorpárok (TI—T4; T3—T6; T5—T2) periodikus átkapcsolása (kommutációja) révén a fázisfeszültségek középértéke impulzusszélesség-modulációval változtatható. Ha az egyes fázisokban a szabályozás azonos impulzusszélességgel történik, az inverter üresjárási feszültsége szimmetrikus lesz és csak pozitív sorrendű összetevőt tartalmaz. A találmány szerinti vezérlési módszernél az inverter egyes fázisainak kimenőfeszültségét egymástól függetlenül, különböző impulzusszélességű impulzus jelsorozattal állítjuk elő. Az aszimmetrikus vezérlés azt eredményezi, hogy az inverter feszültsége a pozitív sorrendű összetevőn kívül negatív sorrendű összetevőt is tartalmazni fog. Bizonyítható, hogy a három hídág megfelelő vezérlésével a kívánt nagyságú és irányú negatív sorrendű feszültség előállítható az inverter kimenőfeszültségében, tehát kompenzálható az aszimmetrikus terhelés okozta negatív sorrendű feszültségesés, azaz biztosítható, hogy a berendezés kimenőfeszültsége aszimmetrikus terhelési viszonyok mellett szimmetrikus maradjon. Ennek az elvnek a felhasználásával az 5. és 6. ábrán kiviteli példaként bemutatott vezérlőegységek automatikusan olyan vezérlést biztosítanak az inverter tirisztorai számára, hogy az át-2
